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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,应力应变曲线材料力学,第一页，共19页。,力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所表现出的力学性能,试件和实验条件,常温、静载,9-4,一、拉伸时的应力,应变曲线,第二页，共19页。,1,、试件,L,0,标点,标距,d,0,1材料类型：,低碳钢：,灰铸铁：,2,标准试件,：,塑性材料的典型代表；,脆性材料的典型代表,；,2标准试件：,标距：,用于测试的等截面局部长度；,尺寸符合国标的试件,；,圆截面试件标距：,L,0,=,10,d,0,或,5,d,0,第三页，共19页。,2,、试验机,第四页，共19页。,第五页，共19页。,3,、低碳钢拉伸曲线,第六页，共19页。,明显的四个阶段,1,、弹性阶段,ob,比例极限,弹性极限,2、屈服阶段bc失去抵抗变形的能力,屈服极限,3、强化阶段ce恢复抵抗变形的能力,强度极限,4,、局部径缩阶段,ef,第七页，共19页。,(1)弹性阶段 比例极限p,oa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材料符合虎克定律，直线oa的斜率 就是材料的弹性模量，直线局部最高点所对应的应力值记作p，称为材料的比例极限。曲线超过a点，图上ab段已不再是直线，说明材料已不符合虎克定律。但在ab段内卸载，变形也随之消失，说明ab段也发生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。b点所对应的应力值记作e，称为材料的弹性极限。,弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不作严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。,第八页，共19页。,(2)屈服阶段 屈服点,曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线，这阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材料好似失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈服阶段。屈服阶段曲线最低点所对应的应力 称为屈服点(或屈服极限)。在屈服阶段卸载，将出现不能消失的塑性变形。工程上一般不允许构件发生塑性变形，并把塑性变形作为塑性材料破坏的标志，所以屈服点 是衡量材料强度的一个重要指标。,第九页，共19页。,(3),强化阶段 抗拉强度,经过屈服阶段后，曲线从,c,点又开始逐渐上升，说明要使应变增加，必须增加应力，材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称作强化，,ce,段称为强化阶段。曲线最高点所对应的应力值记作 ，称为材料的,抗拉强度,(,或强度极限,),，它是衡量材料强度的又一个重要指标。,(4)缩颈断裂阶段,曲线到达e点前，试件的变形是均匀发生的，曲线到达e点，在试件比较薄弱的某一局部(材质不均匀或有缺陷处)，变形显著增加，有效横截面急剧减小，出现了缩颈现象，试件很快被拉断，所以ef段称为缩颈断裂阶段。,第十页，共19页。,4.,塑性指标,试件拉断后，弹性变形消失，但塑性变形仍保,留下来。工程上用试件拉断后遗留下来的变形,表示材料的塑性指标。常用的塑性指标有两个,:,伸长率,:,%,断面收缩率,:,%,L,1,试件拉断后的标距,L ,是原标距,A,1,试件断口处的最小横截面面积,A ,原横截面面积。,、值越大，其塑性越好。一般把 ,5,的材料称为,塑性材料,，如钢材、铜、铝等；把,5,的材料称为,脆性材料,，如铸铁、混凝土、石料等。,第十一页，共19页。,工程应用：冷作硬化,1,、弹性范围内卸载、再加载,2,、过弹性范围卸载、再加载,即材料在卸载过程中应力和应变是线形关系，这就是,卸载定律,。,材料的比例极限增高，延伸率降低，称之为,冷作硬化或加工硬化,。,第十二页，共19页。,对于脆性材料铸铁，拉伸时的应力应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和径缩现象，试件突然拉断。断后伸长率约为0.5%。为典型的脆性材料。,bt拉伸强度极限约为140MPa。它是衡量脆性材料铸铁拉伸的唯一强度指标。,5,、灰铸铁,第十三页，共19页。,常温、静载,9-5,二、压缩时的应力,应变曲线,1,、试样及试验条件,第十四页，共19页。,a,O,1,O,2,f,1,(f),a,E=tg,a,D,(,s,s,下,),(,s,e,),B,C,(,s,s,上,),A,(,s,p,),E,(,s,b,),g,s,(,MPa,),200,400,e,0.1,0.2,O,E,y,=,tg,a,低碳钢拉伸,应力应变曲线,低碳钢压缩,应力应变曲线,2,、低碳钢压缩实验,第十五页，共19页。,金属材料的压缩试样，一般制成短圆柱形，柱的高度约为直径的,1.5 3,倍，试样的上下平面有平行度和光洁度的要求非金属材料，如混凝土、石料等通常制成正方形。,低碳钢是塑性材料，压缩时的应力,应变图，,如图示。,在屈服以前，压缩时的曲线和拉伸时的曲线根本重合，屈服以后随着压力的增大，试样被压成“鼓形，最后被压成“薄饼而不发生断裂，所以低碳钢压缩时无强度极限。,第十六页，共19页。,s,by,s,e,O,s,bL,灰铸铁的,拉伸曲线,灰铸铁的,压缩曲线,a,a,=45,o,55,o,剪应力引起断裂,3,、灰铸铁,第十七页，共19页。,曲线没有明显的直线局部，应力较小时，近似认为符合虎克定律。曲线没有屈服阶段，变形很小时沿与轴线大约成45的斜截面发生破裂破坏。曲线最高点的应力值 称为抗压强度。,铸铁材料抗压性能远好于抗拉性能，这也是脆性材料共有的属性。因此，工程中常用铸铁等脆性材料作受压构件，而不用作受拉构件。,第十八页，共19页。,第十九页，共19页。,
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